PRESENTAZIONE

I sensori sono l'elemento chiave di ogni sistema di misura. Attraverso i sensori, un sistema elettronico può acquisire informazioni che poi verranno memorizzate, trasmesse, elaborate. Il touch-screen nello smartphone, le celle di carico in una bilancia, gli accelerometri e giroscopi nei droni sono alcuni esempi tra i moltissimi che si potrebbero fare.

L'insegnamento aiuta studentesse e studenti a sviluppare competenze sui sistemi elettronici basati su sensori, attraverso un percorso formativo che analizza tali sistemi a diversi livelli. In una prima fase ci si focalizza sui materiali e sulla relazione tra la loro struttura e le loro proprietà, per poi arrivare a studiare il comportamento macroscopico di strutture che integrano sia materiali funzionali che strutturali, ovvero i sensori. Infine, si arriva all’analisi dei sistemi elettronici di misura che integrano i sensori. Una serie di esercitazioni e attivitá di laboratorio distribuite lungo l'anno completano tale percorso formativo.  

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L'insegnamento fornisce allo studente le conoscenze necessarie per capire il funzionamento dei sensori, combinando didattica frontale e attività di laboratorio. La didattica frontale introduce le competenze di base sui sensori e sui loro meccanismi di trasduzione. I laboratori coinvolgono lo studente nello sviluppo di sistemi di misura basati su sensori.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Questo insegnamento vuole fornire a studentesse e studenti la capacità di comprendere e analizzare la struttura di un sistema elettronico di misura, ponendo l'attenzione sui sensori e le annesse  tecniche di condizionamento del segnale. L’insegnamento si propone inoltre di approfondire la relazione tra struttura e proprietà dei materiali da integrare in strutture complesse per la sensoristica, necessaria per comprendere i meccanismi di  funzionamento dei sensori e poterli correlare agli aspetti progettuali.

Il percorso formativo abbina didattica frontale e attività pratiche in laboratorio. Con la didattica frontale studenti e studentesse hanno modo di sviluppare le competenze necessarie per caratterizzare un dispositivo di misura, attraverso lo studio dei materiali, dei meccanismi di trasduzione, delle diverse tipologie di sensore e delle loro applicazioni. Nelle attività di laboratorio studentesse e studenti applicano le competenze acquisite, sviluppando familiarità con la progettazione e la realizzazione di sensori e dispositivi di misura. 

La frequenza e la partecipazione attiva alle attività formative proposte (lezioni frontali ed esercitazioni) e lo studio individuale consentiranno a studenti e studentesse di:

- Comprendere: il comportamento di materiali funzionali e strutturali, la struttura di un dispositivo elettronico di misura, le tecniche di caratterizzazione sperimentale in ambito sensoristico, e l'approccio scientifico alla misura.

- Analizzare e valutare le caratteristiche delle diverse tipologie di sensore disponibili sul mercato.

- Progettare e sviluppare semplici sistemi elettronici basati su sensori.

MODALITA' DIDATTICHE

ll pecorso formativo si sviluppa lungo due direttrici. Da un lato la classica didattica frontale affronta i contenuti teorici. Dall'altra, una serie di esercitazioni pratiche distribuite lungo l'anno mira a coinvolgere direttamente gli studenti e le studentesse nella fase di progettazione e realizzazione di un sistema elettronico di misura e dei suoi singoli componenti.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il programma è strutturato come segue: 

- Sistemi elettronici di misura: struttura e caratterizzazione del sensore come dispositivo di misura

- Materiali per l’elettronica e la sensoristica

- Tecniche e setup per la caratterizzazione dei materiali

- Strutture e dispositivi per la sensoristica 

- Caso di studio: come progettare, realizzare e testare sensori tattili

- Sensori resistivi  

- Sensori capacitivi

- Sensori piezoelettrici

- Magnetometri 

- Tecniche di condizionamento del segnale per la sensoristica

Sono inoltre previste esercitazioni pratiche distribuite lungo l'anno nelle quali studentesse e studenti affronteranno temi quali la modellazione agli elementi finiti, la caratterizzazione di un sensore, l'approccio scientifico alla misura, la realizzazione di dispositivi elettronici di misura. 

Questo insegnamento, trattando temi di interesse scientifico-tecnologico quali l'evoluzione dell'elettronica e dei sensori a supporto della Società e dell'Industria,contribuisce al raggiungimento dei seguenti Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda ONU 2030:

8.2 (Raggiungere standard più alti di produttività economica attraverso la diversificazione, il progresso tecnologico e l’innovazione, anche con particolare attenzione all’alto valore aggiunto e ai settori ad elevata intensità di lavoro)

9.4   (Migliorare entro il 2030 le infrastrutture e riconfigurare in modo sostenibile le industrie, aumentando l’efficienza nell’utilizzo delle risorse e adottando tecnologie e processi industriali più puliti e sani per l’ambiente, facendo sì che tutti gli stati si mettano in azione nel rispetto delle loro rispettive capacità)

9.5 (Aumentare la ricerca scientifica, migliorare le capacità tecnologiche del settore industriale in tutti gli stati – in particolare in quelli in via di sviluppo – nonché incoraggiare le innovazioni e incrementare considerevolmente, entro il 2030, il numero di impiegati per ogni milione di persone, nel settore della ricerca e dello sviluppo e la spesa per la ricerca – sia pubblica che privata – e per lo sviluppo) 

Inoltre, la specifica modalità di insegnamento, che stimola la partecipazione attiva e lo spirito critico di studenti e studentesse attraverso discussioni durante le lezioni ed esercitazioni in piccoli gruppi, e l’utilizzo di un linguaggio inclusivo che facilita lo sviluppo di un pensiero aperto e sensibile ai bisogni altrui, contribuiscono  al raggiungimento degli obiettivi 4 – ISTRUZIONE DI QUALITA’ e 5 - PARITÀ DI GENERE

TESTI/BIBLIOGRAFIA

W. D. Callister, D.G. Rethwisch, Materials Science and Engineering, 2015.

Smith & Hashemi, Scienza e Tecnologia dei Materiali, Mc Graw Hill 

Fraden, J. Handbook of Modern Sensors: Physics, Designs, and Applications. 4th ed. Springer, 2010.

Pallás-Areny, R, Webster J.G., Sensors and Signal Conditioning, 2nd Edition, Wiley, 2000

Materiale fornito dai docenti

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

PAOLO GASTALDO (Presidente)

RODOLFO ZUNINO

LUCIA SEMINARA (Presidente Supplente)

LEZIONI

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame prevede una prova scritta che include domande in formato di test a risposta multipla e domande a risposta aperta.

Nel corso dell'anno verranno inoltre organizzate attivitá di laboratorio con valutazione individuale. Tale valutazione contribuirá a definire il voto finale. 

Gli studenti con disabilità o con DSA possono fare richiesta di misure compensative/dispensative per l'esame. Le modalità saranno definite caso per caso insieme al Referente per Ingegneria del Comitato di Ateneo per il supporto agli studenti disabili e con DSA. Gli studenti che volessero farne richiesta sono invitati a contattare il docente dell'insegnamento con congruo anticipo mettendo in copia il Referente per Ingegneria (https://unige.it/commissioni/comitatoperlinclusionedeglistudenticondisabilita.html), senza inviare documenti in merito alla propria disabilità.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

I risultati di apprendimento raggiunti da studentesse e studenti verranno accertati in due modi

1) Durante l'anno, attraverso esercitazioni svolte in laboratorio. Studentesse e studenti verranno valutati in base alla capacitá di saper utilizzare correttamente gli strumenti concettuali introdotti a lezione. 

2) Attraverso la prova d'esame. La prova scritta include domande a test e domande a risposta aperta. L'obiettivo é valutare la comprensione degli aspetti teorici/concettuali affrontati a lezione. La validazione delle competenze si attua in modo progressivo:

• un gruppo di domande "base" mira a verificare l'acquisizione delle conoscenze fondamentali, requisiti minimi per il superamento dell'esame (18-22)
• un gruppo di domande di riferimento mira a verificare il livello atteso medio di conoscenza e competenze acquisite dall'insegnamento (23-28)
• un gruppo di domande selezionato evidenzia la acquisizione di contenuti dii livello elevato elaborati in modo autonomo dallo studente (29-30 e Lode)

Calendario appelli